JPS60124917A - 薄膜蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、薄膜蒸着装置に関し、特にクラスタイオンビ
ーム蒸着法により薄膜を蒸着形成する場合の膜厚及び膜
質の均一化を図ったものに関するものである。

〔従来技術〕

一般に、クラスタイオンビーム蒸着法による薄膜蒸着方
法は、真空槽内において、基板に蒸着すべき物質の蒸気
を噴出して該蒸気中の多数の原子が緩く結合したクラス
タ（塊状原子集団）を生成し、該クラスタに電子のシャ
ワーを浴びせて該クラスタをそのうちの１　（１１ｉ＋
の原子がイオン化されたクラスタ・イオンにし、該クラ
スタ・イオンを加速して基板に衝突せしめ、これにより
基板に薄膜を蒸着形成する方法である。

このような薄１！Ｊ蒸着力法を実施する装置として、従
来、第１図及び第２図に示すものがあった。第１図は従
来の薄膜蒸着装置を模式的に示す概略構成図、第２図は
その主要部の一部を切り欠いて内口１りを示す斜視図で
ある。図において、１は所定の真空度に保持された真空
槽、２は該真空槽１内の排気を行なうための排気通路で
、これは図示しない真空排気装置に接続されている。３
は該排気通路２を開閉する真空用バルブである。

４は直ｉ’ｆ；　Ｉ　ｍｍ〜２ｍｍのノズル４ａが設け
られた密閉形るつぼで、これには基板に蒸着されるべき
蒸発物質、例えば亜鉛（Ｚｎ）５が収容される。

６は上記るつば４に熱電子を照射し、これの加熱を行な
うボンバード用フィラメント、７は該フィラメント６か
らの輻射熱を遮断する熱シールド板であり、−上記るつ
は４．ボンバード用フィラメン１−６及び熱シールド板
７により、基板に蒸着すべき物質の蒸気を上記真空槽１
内に噴出してクラスタを生成せしめる蒸気発生源８が形
成されている。

なお、１９は上記熱シールド板７を支持する絶縁支持部
材、２０は上記るつぼ４を支持する支持台である。

９は２０００°Ｃ以上に熱せられてイオン化用の熱電子
１３を放出するイオン化フィラメント、１０は該イオン
化フィラメント９から放出された熱電子１３を加速する
電子引き出し電極、１１はイオン化フィラメント９から
の輻射熱を遮断する熱シールド板であり、上記イオン化
フィラメント９．電子引き出し電極１０及び熱シールド
板】１により、上記蒸気発生源８からのクラスタをイオ
ン化するためのイオン化手段１２が形成されている。な
お、２３は熱シールド板１１を支持する絶縁支持部材で
ある。

１４は上記イオン化されたクラスタ・イオン１６を加速
してこれをイオン化されていない中性クラスタ１５とと
もに基板１８に衝突させてＶｊ膜を蒸着させる加速電極
であり、これは電子引き出し電極１０との間に最大１０
ｋＶまでの電位を印加できる。なお、２４は加速電極１
４を支持する絶縁支持部材、２２は基板１８を支持する
基板ホルダ、２Ｉは該基板ホルダ２２を支持する絶縁支
持部材、１７はクラスタ・イオン１６と中性クラスタ１
５とからなるクラスタビームである。

次に動作について説明する。

基板１８に亜鉛薄膜を蒸着形成する場合について説明す
ると、まず亜鉛５をるつぼ４内に充填し、上記真空排気
装置により真空槽１内の空気を排気して該真空槽１内を
１０　Ｔｏｒｒ程度の真空度にする。

次いで、ボンバード用フィラメント６に通電して発熱ゼ
しめ、該ボンバード用フィラメント６がらの輻射熱によ
り、または該フィラメント６から放出される熱電ｒをる
つは４に衝突させること、即ち電子衝撃によって、該る
つは４内の亜鉛５を加熱し蒸発せしめる。そして該るっ
ぽ４内が亜鉛５の荊気圧が０．１−１０Ｔｏｒｒ程度に
なる温度（５００℃）に昇温すると、ノズル４ａがら噴
出した金属茶気は、るつは４と真空槽１との圧力差によ
り断熱膨張してクラスタと呼ばれる、多数の原子が緩く
結合した塊状原子集団となる。

このクラスタ状のクラスタビーム１７は、イオン化フィ
ラメント９から電子引き出し電極１ｏによって引き出さ
れた熱電子１３と衝突するため、その一部のクラスタは
そのうちの１個の原子がイオン化されてクラスタ・イオ
ン１６となる。このクラスタ・イオン１６は加速電極１
４と電子引き出し電極１０との間に形成された電界によ
り適度に加速され、イオン化されていない中性クラスタ
１５がるつぼ４から噴射されるときの運動エネルギーで
もって基板１８に衝突するのと共に、基板１８に衝突し
、これにより該基板１８上に亜鉛薄膜が蒸着形成される
。

ところでこのような従来のｉｌ！Ｉｆｆ蒸着装置では、
フィラメント９及びつ電子引き出し電極１ｏの形状は、
第３図（ａｌに示すように、クラスタビームの全周を取
り囲むような形状となっており、そのためフィラメント
９から放出される熱電子ｅ−は、同図ｆｂｌ中の矢印の
ように電子引き出し電極１０の中心部に集中する方向は
引出されるため、該中心部での電子密度が非常に高くな
り、この中央部におい”でイオン化がより頻繁に行なわ
れることとなる。従ってこの従来装置ではクラスタ・イ
オンの分布もクラスタビームの中心に集中することとな
り、その結果形成される薄膜の膜厚及び膜質に不均一が
生ずるという欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、クラスタビームを挾むように相
互に平行に対向する一対のフィラメントを設け、これか
ら相互に平行に熱電子を引出して該ビームに衝突させる
ことにより、クラスタビーム内でのクラスタイオン分布
を均一化して基板」二に均一な薄膜を蒸着形成できる薄
膜蒸着装置を提供することを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第４図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置の要部を
示す。１２ａ、１２ｂはクラスタビームをイオン化する
ためのイオン化手段であり、該イオン化手段１２ａ、１
２ｂにおいて、９ａ、９ｂはクラスタビームを挾むよう
に相互に平行に対向して設けられた一対のフィラメント
、ｌｏａ、１０ｂは上記フィラメント９ａ、９ｂの内側
で同じくクラスタビームを挾むように相互に平行に対向
して設けられた一対の電子引き出し電極である。

次に動作について説明する。

本実施例装置では、熱電子ｅ−は上記電子引き出し電極
１０ａ、１０ｂによりフィラメント９ａ。

９ｂからそれぞれ平行に引出され、かつそのまま平行に
走行してクラスタに両側から衝突するため、電子引き出
し電極９ａ、９ｂの中央に電子密度のやや高い部分が帯
状に形成されるだけで、従来のもののように電子がクラ
スタビーム中心部に極度に集中することはない。その結
果クラスタビーム内での電子密度はほぼ均一となって、
クラスタと電子との衝突確率もクラスタビーム内でほぼ
均一となり、クラスタ・イオンの分布もクラスタビーム
中心部で極端に高くなることはなく、番よ１句−となる
。従って基板１８に到達するクラスタ・イオンの分布も
ほぼ均一となり、基板１８上に形成されるＭＩ］’ｆｆ
４としてば膜厚及び膜質の均一のものがｆ４？られる。

このように、本実施例によるＷＩ＃膜蒸着装置では、フ
ィラメントから熱電子を平行に引出してクラスタビーム
に両側から照射してこれをイオン化するようにしたので
、クラスタ・イオン分布がほぼ均一となり、均一な薄膜
を形成できる効果がある。

なお、１記実施例ではイオン化手段が一対のものに゛つ
い−ζ説明したが、第５図に示すように、１段目のイオ
ン化手段１２ａ、１２ｂの上方に、その電子放射方向が
該イオン化手段１２ａ、１２ｂのそれと直交する方向と
なるように２段目のイオン化手段！２ｃ、１２ｄを設け
てもよく、この場合、クラスタビーム内の電子密度はイ
オン化手段が１段だけの場合よりも均一化され、より均
一な薄膜形成を実行できる。またイオン化手段の段数を
さらに増やし各段の電子放射方向を少しずつずらせるよ
うにしてもよく、電子密度ひいては膜厚及び膜質を一層
均一にすることができる。

また、上記実施例ではるつぼを電子ボンバード加熱して
クラスタを発生させるクラスタイオンビーム装置につい
て説明したが、本発明はシラン（ＳｉＨ４）等の當温ガ
スをノズルを有するガス収容室から真空槽内に噴出して
クラスタを発生するクラスタイオンビーム装置に適用し
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、各々一対のフィラメ
ント及び電子引き出し電極を、クラスタビームを挾むよ
うにその両側に相当に対向して設け、フィラメントから
熱電子を平行に引出してビームに衝突させるようにした
ので、クラスタビーム内での電子密度がほぼ均一となり
、クラスタイオン分布が均一となって、基板上に蒸着形
成される薄膜を大幅に均一化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の薄膜蒸着装置の概略構成図、第２図はそ
の真空槽内を示す斜視図、第３図（ａ）　（ｂｌは第１
図のイオン化手段を示す斜視図及び断面図、第４図ｔａ
＋　（ｂｌは本発明の一実施例による薄膜蒸着装置のイ
オン化手段を示す斜視図及び断面図、第５図は本発明の
伯の実施例を示す概略構成図である。 １・・・真空槽、５・・・蒸着ずべき物質（亜鉛）、８
・・・茄気発生源、９ａ〜９ｄ・・・イオン化フィラメ
ント、１０ａ〜１０ｄ・・・電子引き出し電極、１４・
・・加速電極、１５・・・中性クラスタ、１６・・・ク
ラスタ・イオン、１８・・・基板。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄 第２図 第３図 第４図 （ｂ） 第１頁の続き ＠発明者　花卉　正博　蹟市塚口 作所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１所定の直空度に保持された真空槽と、該真空槽内
   に設けられ基板に蒸着すべき物質の蒸気を−に記真空槽
   内に噴出して該蒸気中の多数の原子が緩く結合したクラ
   スタを発生ずる蒸気発生源と、該蒸気発生源より噴出さ
   れるクラスタビームを挾むよう相互に平行に対向して設
   けられ熱電子を放射する一対のフィラメントと該フィラ
   メントの内側にて−Ｆ記ツクラスタビーム挾むよう相互
   に平行に対向して設けられ一上記熱電子を相互に平行に
   引出す一対の電子引き出し電極とからなり上記クラスタ
   をイオン化させるイオン化手段と、上記イオン化された
   クラスタ・イオンを加速しこれをイオン化されていない
   中矧クラスタとともに基板に１蚤ｊ突さ一υて薄！模を
   蒸着させる加速電極とを備えたことを特徴とする薄膜蒸
   着装置。 ！２＋　に記一対のフィラメント及び電子引き出し電極
   が、上記蒸気発生源上方に多段に設けられ、かつ各段の
   フィラメント及び電子引き出し電極は熱電子引出し方向
   が段毎に異なる方向になるように配置されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜蒸着装置。